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厨余基质与猪粪—厨余联合基质厌氧消化对比试验研究

作　者: 彭柯
导　师: 郑爽英
学　校: 西南交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 厨余垃圾 猪粪 厌氧消化 联合消化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着城市生活水平的提高和畜牧业生产规模的扩大,厨余垃圾和畜禽粪便对环境造成的污染问题越来越突出。同时,随着生物质能源开发的深入、技术的推广,将有机质废物减量化、无害化、资源化作为解决此类问题的一种有效途径已经成为共识。采用中温厌氧发酵工艺处理厨余垃圾和畜禽粪便,既可以将此类有机污染物减量化、无害化,还可以获得沼气这种生物质能源。运用半连续式中温(35℃)厌氧消化工艺,用R1R2两个反应器分别对厨余垃圾和猪粪厨余混合垃圾进行处理,R1进料为单一的厨余垃圾,R2进料为厨余和猪粪按VS1：1混合而得的联合基质。通过监测与分析得到不同有机负荷条件下厌氧消化系统的产气量、甲烷率、VS、VFA、氨氮、碱度等参数,论证了该工艺处理厨余垃圾和猪粪的可行性,得到该工艺参数的优化选取范围。试验研究表明：(1)R1、R2两反应器日产气量随有机负荷提高而线性稳定增加,进料有机负荷越高,两者的单位有机负荷产气量差别越大。R1在低负荷区间时,日产气量提高幅度不大,负荷提高到2.0gVS/(L·d)时,其日产气量大幅度提高。而联合基质R2在逐级提高进料有机负荷时,日产气量的增幅比较均匀稳定。(2)在相同有机负荷进料下,厨余基质R1比联合基质R2产甲烷量更高。提高相同负荷的情况下,R1比R2的甲烷产量提高能力更强,猪粪的产甲烷潜能较低。但R2比R1的甲烷含量更稳定,适量猪粪添加到厨余中可以使厌氧消化系统的甲烷产出更稳定。(3)联合基质R2的平均VFA为321mg/L,而厨余基质R1的平均VFA为157.8mg/L。以厨余猪粪联合基质做底物进行中温厌氧消化,其VFA值是单独以厨余做底物时的将近2倍。对R1R2VFA数据进行方差分析可知,R1系统的VFA含量比R2的更稳定,这说明猪粪与厨余联合消化时,其VFA含量会变得相对容易波动。(4)R1、R2两系统在逐渐提高进料负荷时两者碱度相差不大,都能使系统正常运行,但猪粪厨余联合基质R2的碱度明显更稳定,变化幅度更小,这有利于厌氧消化系统的稳定运行。R1系统刚启动时碱度最低,稳定运行后碱度迅速提高并且一直维持在14000mg/L～15000mg/L的相对稳定范围内。(5)R1氨氮水平相对平稳,没有升高或降低的趋势。而对R2氨氮数据线性拟合可知其拟合度较好,氨氮水平有逐渐升高的趋势。特别是在高有机负荷区间,其氨氮浓度明显比相同负荷下R1的氨氮浓度高。所以,添加猪粪做底物时,若猪粪比例过高,特别是在高有机负荷长时间运行工况下,容易有氨氮积累的趋势。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 概况  11-13
  1.2 厨余垃圾和猪粪的治理现状  13-16
    1.2.1 厨余垃圾治理  13-16
    1.2.2 猪粪废物治理  16
  1.3 国内外厌氧消化技术研究进展  16-19
    1.3.1 国内厌氧消化技术研究现状  17-18
    1.3.2 国外厌氧消化技术研究现状  18-19
  1.4 课题研究的内容、路线与意义  19-21
    1.4.1 研究的内容  19
    1.4.2 研究的意义  19
    1.4.3 研究的路线  19-21
第2章 生物质垃圾厌氧处理理论基础  21-30
  2.1 厌氧微生物  21-22
    2.1.1 产酸细菌  21-22
    2.1.2 产甲烷菌  22
  2.2 厌氧反应生物化学原理  22-26
    2.2.1 水解反应  23-24
    2.2.2 发酵酸化反应  24
    2.2.3 产乙酸反应  24-25
    2.2.4 产甲烷反应  25
    2.2.5 厌氧脱氮反应  25
    2.2.6 硫酸盐还原反应  25-26
  2.3 厌氧生物降解营养动力学  26-27
  2.4 厌氧消化的影响因素  27-29
    2.4.1 温度  27
    2.4.2 pH值  27
    2.4.3 氧化还原电位  27
    2.4.4 营养物与微量元素  27-28
    2.4.5 菌种接种物  28
    2.4.6 生物毒性物质  28
    2.4.7 其他影响因素  28-29
  2.5 厌氧消化处理的优缺点  29-30
    2.5.1 厌氧微生物处理的优点  29
    2.5.2 厌氧微生物处理的缺点  29-30
第3章 试验方案、材料和仪器  30-35
  3.1 对比试验方案内容  30
  3.2 试验材料与预处理  30-31
    3.2.1 厨余垃圾的选取与预处理  30-31
    3.2.2 猪粪的来源于预处理  31
    3.2.3 接种物的取得与驯化  31
  3.3 试验装置  31-32
  3.4 试验参数与测量方法  32-35
    3.4.1 总固体的测定(TS)  32
    3.4.2 挥发性固体(VS)  32
    3.4.3 氨氮的测定  32-33
    3.4.4 挥发性脂肪酸(VFA)  33
    3.4.5 碱度的测定  33
    3.4.6 产气量的测定  33
    3.4.7 甲烷量的测定  33-35
第4章 厨余与联合基质厌氧消化对比试验  35-44
  4.1 试验目的意义  35
  4.2 试验设计  35
  4.3 试验结果与分析  35-44
    4.3.1 产气量分析  35-38
    4.3.2 产甲烷量分析  38-39
    4.3.3 水解酸化对比  39-40
    4.3.4 系统碱度稳定性分析  40-42
    4.3.5 氨氮的影响分析  42-44
结论与建议  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-51
攻读硕士学位期间发表的学术论文  51

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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